STAAD.Offshore

Bewegungs-/Transportanalyse (TRANSPORT)

Das TRANSPORT-Modul in STAAD.Offshore kann die Trägheitskräfte infolge von Bewegungsbeschleunigungen berechnen, die aus einer beliebigen Kombination der drei translatorischen und drei rotationalen Freiheitsgrade bestehen. Die Massenkräfte können entweder an den Knoten zusammengefasst oder entlang der Stäbe verteilt werden. Das Programm generiert eine komplette STAAD.Pro-Eingabedatei bestehend aus Basislastfällen für die Massenkräfte auf die Struktur zusammen mit den erforderlichen STAAD.Pro-Befehlen zur Durchführung von Analysen mit der Ausgabe von Verschiebungen, Reaktionen und Stabendkräften.

Bewegungsbelastungen können in allen sechs Freiheitsgraden (DOF = degrees of freedom) erzeugt und kombiniert werden, um Basislastfälle in STAAD.Pro zu bilden. Die DOF-Bewegungen in einem Lastfall können addiert oder subtrahiert werden, indem ein direktionaler Lastfaktor, z.B. -1,2; 1,0 usw. spezifiziert wird. Ein Faktor größer als 1,0 würde einen Korrekturfaktor bedeuten, der auf die erzeugte Last angewendet wird. Wenn Gravitationsneigungslasten erzeugt werden sollen, muss die globale Y-Achse vertikal nach oben gesetzt werden. Auch in Bezug auf Schiffsbewegungen würde eine geeignete Achsenkonvention darin bestehen, die globale Y-Achse vertikal mit der globalen X-Achse in Richtung der Schiffslängsachse einzustellen. Diese Vereinbarung ergibt folgenden Zusammenhang zwischen jedem DOF im Bezug auf Schiffsbewegungen:

So ist es beispielsweise möglich, unter Verwendung von direktionalen Lastfaktoren Lastfälle zu bilden, die aus Tauchen + Rollen oder Tauchen – Rollen und Tauchen + Stampfen oder Tauchen – Stampfen bestehen, um die maximalen Stabkräfte in allen Positionen innerhalb einer Struktur zu bestimmen.

Deterministische Ermüdungsanalyse von 3D räumlichen Hohlprofilrahmen (FATIGUE)

Das FATIGUE-Modul in STAAD.Offshore berechnet die Ermüdungslebensdauer von Rohrverbindungen an den gurt- und stutzenseitigen Positionen von Stutzen-an-Gurt-Schweißverbindungen und an der Stutzen-Aussteifung-Schweißverbindung. Die zyklischen Stabendkräfte werden von STAAD.Pro aus der vom WAVE-Modul berechneten Belastung erzeugt.

Die Analyse basiert auf einer log-linearen Wellenüberschreitungskurve, einer bi-linearen S-N-Kurve und einer einzelnen Referenzwellenhöhe mit einer angenommenen Spannungsfunktionsbeziehung über die Wellenhöhe für jede Wellenannäherungsrichtung auf die Struktur.

Die Spannungskonzentrationsfaktoren können von dem Programm durch Verwendung der Wordsworth-Smedley-Gleichungen oder der Lloyds-Gleichungen, wie in einem Papier von P. Fisher und P. Smedley, 1991 veröffentlicht, erzeugt oder manuell eingegeben werden.

Die Analyse kann bis zu 16 Wellenannäherungsrichtungen zur Struktur berücksichtigen. In jeder Wellenrichtung wird die Referenzwellenhöhe über die Struktur in gleichen Abständen unter Verwendung des Programms WAVE abgestuft, um die Stablasten zu erzeugen, die die Eingabe für das Strukturanalyseprogramm STAAD.Pro sind, um die Stabendkräfte zu erzeugen.

Die maximale Anzahl von Wellenpositionen innerhalb der Wellenlänge beträgt zehn. Die Spannungsschwingbreite wird durch polynomale Kurvenanpassung über die 2 Maxima und die 3 Minima bestimmt. Alternativ können drei Wellenpositionen bei den Phasen 0, 90 und 180 Grad verwendet werden, um die Stabendkräfte zu erzeugen. Für diese Bedingung passt das Ermüdungsprogramm eine sinusförmige Funktion in die Datenmenge, um die Spannungsschwingbreite für die Wellenhöhe zu bestimmen. Dieses Verfahren ist nicht so genau wie die Kurvenanpassung, insbesondere für die Stäbe in der Wellenzone, und Stäbe, die das Wellenoberflächenprofil schneiden.

Eine Anzahl von Wellen kann auf die Struktur angewandt werden, um die Beziehung von Spannungsschwingbreite zu Wellenhöhe für jede Wellenrichtung zu erhalten, oder die Beziehung zwischen Spannungsschwingbreite zu Wellenhöhe kann aus einer einzelnen Referenzwellenhöhe in jeder Wellenrichtung erhalten werden. Für das Einzelne-Referenzwellenhöhe-Verfahren wird angenommen, dass die Spannungsschwingbreite S gleich der Konstanten a multipliziert mit der Wellenhöhe H zur konstanten b-ten Potenz ist. Aus der Spannungsschwingbreite Sr mit der zugehörigen Referenzwellenhöhe Hr wird die Konstante a durch die Annahme eines Wertes für den konstanten Exponenten b (in der Größenordnung von 1,4 für ummantelte Strukturen) berechnet. Dieser Vorgang definiert eindeutig die für die Ermüdungsschadensberechnung zu verwendende Spannungsschwingbreitenbeziehung. Das Programm wird die Ermüdungslebensdauer an bis zu 16 Punkten rund um das Hohlprofil bewerten und die Mindestlebensdauer von Gurt, Stutzen und Aussteifung ausgeben.

Die log-linearen Wellenüberschreitungskurvendaten basieren auf einer einjährigen Wiederkehrperiode, d.h. die Wellenhöhe wird nur einmal pro Jahr überschritten.

Das Programm beinhaltet die D. En S-N Kurven, B, C, D, E, F, F2, G, W und T Kurven und die Möglichkeit, eine benutzerdefinierte S-N Kurve anzugeben. Die S-N Kurve ist log-bi-linear und wird durch die S-N-Kurven-Konstante LOG10(A), die zulässigen Lastspiele am Schnittpunkt des ersten und zweiten Teils der S-N Kurve (normalerweise 10⁷ Lastspiele) und der Steigung jedes Teils definiert.

Die Ermüdungsschadensberechnung basiert auf der kumulativen Schadensregel nach Miner. Mit der Miner-Regel und den obigen Beziehungen für Wellenüberschreitung, S-N-Kurve und Spannungsschwingbreite zu Wellenhöhe wird eine in sich geschlossene Lösung für die Ermüdungsschadensbetrachtung ermöglicht.

STAAD.Pro Designmodul für den API-Code

Allgemeine Beschreibung

Die Implementierung des API-Design-Codes in STAAD.Pro beinhaltet eine umfassende Bemessung für alle Stäbe mit der Option der automatischen Wahl der optimalen Stabquerschnittsgröße. Nachdem die allgemeine Bemessung abgeschlossen wurde, kann ein Durchstanznachweis an den Verbindungen geführt werden.

Durchstanznachweis

Für Hohlprofile kann der Durchstanznachweis gemäß dem American Petroleum Institute (API) RP2A – 20th Edition, 1993, durchgeführt werden.

• K (Überlappung)
• K (Lücke)
• T & Y
• CROSS (ohne Membranen)
• CROSS (mit Membranen)
• AUTOMATISCH

Die automatische Auswahl der Gurt- und Aussteifungsstäbe kann von STAAD durchgeführt werden. Der Durchstanznachweis wird an der Verbindungsstelle als T&Y-Gelenk durchgeführt. Wenn ein Durchstanznachweis durchgeführt wird, können die im Nachweis verwendeten Geometriedaten in eine externe Datei geschrieben werden. Diese Datei kann auch zur Eingabe von Daten verwendet werden, um Stutzengeometrien darzustellen oder um Gurte zu spezifizieren, die nicht automatisch erkannt werden konnten.